Ameriški znanstveniki so ugotovili, da klasični modeli za oceno onkogenosti galaktičnih kozmičnih žarkov podcenjujejo njihove stohastične učinke pri dolgih časih izpostavljenosti.
Vesoljske misije s posadko predstavljajo veliko tveganje za zdravje posadke. Tako lahko mikrogravitacija poslabša vid, kozmični žarki pa lahko izzovejo raka. Z oddaljenostjo od nizke zemeljske orbite in sevalnim pasom, na primer kot del kolonizacije Marsa, se bo sevalna energija in posledično verjetnost sevalne bolezni očitno povečala. Hkrati takšni programi ne omogočajo kratkoročnega izvajanja: ena skupina kozmonavtov bo potrebovala več kot 900 dni za preučevanje Rdečega planeta. Zato znanstveniki iščejo priložnosti, da bi napovedali učinke galaktičnih kozmičnih žarkov na človeško telo.
Ocena tega tveganja je povezana s številnimi omejitvami. Prvič, ni jasno, kako so vplivi sevanja v vesolju povezani s sestavo sevanja. Zlasti še vedno ne preučujemo vpliva na žive organizme in linearni prenos težkih ionov nizke energije, vendar visoke intenzivnosti - helijevih delcev, protonov in delta elektronov. Drugič, obstoječi modeli, vključno z NASA, so zasnovani tako, da razkrijejo neposredne učinke sevanja. Omogočajo napovedovanje determiniranega rezultata, povezanega z določenim pragom odmerka. Stohastični učinki so manj opisni, čeprav se lahko pojavijo tudi po več letih.
V novem delu so strokovnjaki z univerze v Nevadi zgradili prvi strukturni model sledi delcev galaktičnega kozmičnega sevanja in njihovih stohastičnih učinkov v okviru širjenja rakavih celic. Izračuni so temeljili na podatkih poskusov na modeliranju pri samicah miši tipa B6CF1 tumorjev žlez Gardera, ki so bili izvedeni med letoma 1985 in 2016. Zasnova teh poskusov ustreza predpostavljenim razmeram kozmičnega sevanja: živali so bile obsevane hkrati z več (več kot štirimi) vrstami delcev pri majhnih (do 0,2 segrevanju) odmerkih. Da bi napovedali sledi in rast poškodovanega tkiva pri majhnih odmerkih, so avtorji ekstrapolirali NASA-in model.
Predvideno število celic, občutljivih na determinične (TE) in stohastične (NTE) učinke kozmičnih žarkov, odvisno od števila nabojev delcev na leto (na globini pet centimetrov od površine telesa in za površino aluminija). Rdeči trikotniki ustrezajo številu celic, ki so potencialno izpostavljene delta žarkom z odmerkom, manjšim od 0,1 miligraja / © Francis A. Cucinotta idr., Znanstvena poročila, 2017
S pomočjo funkcije tveganja so izračunali dinamiko patologije ob upoštevanju vrste in fluence (prenosa) sevanja, naboja delcev in kinetične energije na telesno maso. Med izpostavljenostjo so jemali eno leto z absorbiranim odmerkom do 0,2 g. Analiza je pokazala, da stohastični učinki napovedujejo rast tumorja veliko bolje pri nizkih odmerkih sevanja (manj kot 0,1 sive). Model je skladen s poskusi: ko več jednih težkih ionov, kot je železo-56, deluje na jedro zdrave celice, napredovanje bolezni močno pospeši. Poleg tega celice, ki niso bile podvržene primarnemu, po izračunih prejemajo majhne odmerke sekundarnega (delta-elektrona) sevanja.
Kljub nizkim odmerkom, do 10 miligramov, ima sekundarno sevanje bistveno večji učinek na sosednje celice, kot so mislili, znanstveniki. Po njihovem mnenju na splošno stohastični učinki pri dolgi izpostavljenosti nizkim odmerkom kozmičnega sevanja kažejo, da se tveganje za raka dvakrat ali več poveča v primerjavi z znanimi vrednostmi. Za namene prihodnjih misij osebja modeli ocenjevanja zahtevajo nadaljnje raziskave.
Članek je bil objavljen v znanstvenih poročilih.
Promocijski video:
Denis Strigun